EP3965299A1 - Dispositif de commande d'un thyristor - Google Patents

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EP3965299A1
EP3965299A1 EP21194691.8A EP21194691A EP3965299A1 EP 3965299 A1 EP3965299 A1 EP 3965299A1 EP 21194691 A EP21194691 A EP 21194691A EP 3965299 A1 EP3965299 A1 EP 3965299A1
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EP
European Patent Office
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terminal
thyristor
bridge
cathode
diode
Prior art date
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Pending
Application number
EP21194691.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Romain PICHON
Yannick Hague
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics Tours SAS
Original Assignee
STMicroelectronics Tours SAS
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Filing date
Publication date
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    • H03K17/305—Modifications for providing a predetermined threshold before switching in thyristor switches

Definitions

  • the present description generally relates to electronic circuits, and more particularly to an electronic device for controlling a thyristor.
  • a thyristor also called a silicon-controlled rectifier or SCR, consists of four semiconductor layers, generally made of silicon, alternately doped with N and P type.
  • the thyristor comprises a first P-type doped layer constituting the anode of the thyristor, a first N-type doped layer resting on and in contact with the first P-type doped layer, a second P-type doped layer resting on and in contact with the first N-type doped layer, and a second N-type doped layer resting on and in contact with the second P-type doped layer and constituting the cathode of the thyristor.
  • the gate of the thyristor corresponds to the first n-type doped layer
  • the thyristor is said to have an anode gate.
  • the gate of the thyristor corresponds to the second p-type layer
  • the thyristor is said to be cathode gate.
  • Cathode gate thyristors are used in many electronic devices. For reasons of energy efficiency, or, in other words, to limit the power consumed by such a thyristor, it is desirable that the triggering, that is to say the controlled passage to the on state, of a thyristor cathode gate occurs in its first quadrant. In the first quadrant, the thyristor is switched to the on state by supplying a positive current to its gate, this current going from the gate to the cathode, while the voltage V AK between the anode and the cathode of the thyristor is positive and greater than a voltage of thyristor threshold, the voltage V AK being referenced with respect to the cathode of the thyristor.
  • Electronic devices for controlling a thyristor configured to supply a control signal or current to the gate of a thyristor are known. These control devices are configured to receive a first control signal and to generate a second control signal supplied to the gate of the thyristor. In other words, these devices are configured to shape a control signal supplied to the gate of the thyristor. Such control circuits are also called close control devices (“driver”).
  • One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known thyristor control devices.
  • One embodiment provides a control device comprising a triac and a first diode connected in series between a first terminal of the device configured to be connected to a cathode gate of a thyristor, and a second terminal of the device configured to be connected to an anode of the thyristor, the triac having a trigger connected to a third terminal of the device configured to receive a control signal.
  • the first diode has a cathode connected to the first terminal of the device.
  • the device further comprises a circuit configured to supply the control signal to the third terminal of the device, the circuit being connected to the second terminal of the device and being configured to be electrically supplied by a supply potential , preferably positive, referenced to the second terminal of the device.
  • Another embodiment provides an integrated circuit comprising a device as defined above.
  • the bridge rectifier further comprising a circuit configured to supply a control signal to the third terminal of the device, the circuit being connected to the second output node of the bridge and being configured to be electrically supplied by a potential d supply, preferably positive, referenced to the second output node of the bridge.
  • the bridge rectifier further comprises a circuit configured to supply a control signal to the third terminal of the device, the circuit being connected to the first internal node of the bridge and being configured to be electrically powered by a potential supply, preferably positive, referenced to the first internal node of the bridge.
  • Another embodiment provides an integrated circuit comprising a bridge rectifier as defined above.
  • the contactor further comprises a circuit configured to supply a control signal to the third terminal of the device, the circuit being connected to the first terminal of the contactor and being configured to be electrically supplied by a supply potential , preferably positive, referenced to the first contactor terminal.
  • the circuit is further configured to provide another control signal to the gate of the second thyristor, preferably, a terminal of the circuit configured to provide said other control signal being connected to the gate of the second thyristor or being linked to the gate of the second thyristor by a diode.
  • Another embodiment provides an integrated circuit comprising a contactor as defined above.
  • the figure 1 represents, in the form of a circuit, an embodiment of a voltage rectifying bridge 1 comprising a device 2 for controlling a thyristor according to one embodiment.
  • Bridge rectifier 1 comprises two input nodes 100 and 102. Bridge rectifier 1 further comprises two output nodes 104 and 106. Bridge 1 also comprises two internal nodes 110 and 112 connected to respective nodes 106 and 104. More particularly, in this example, the nodes 110 and 112 are connected to the respective nodes 106 and 104, or, in other words, the node 110 is merged with the node 106 and the node 112 is merged with the node 104.
  • Bridge rectifier 1 comprises a cathode gate thyristor Th1, connected between nodes 100 and 110. More specifically, the anode of thyristor Th1 is connected to node 100 and the cathode of thyristor Th1 is connected to node 110.
  • Bridge rectifier 1 comprises a cathode gate thyristor Th2, connected between nodes 102 and 110. More particularly, the anode of thyristor Th2 is connected to node 102 and the cathode of thyristor Th2 is connected to node 110.
  • the thyristors Th1 and Th2 constitute a half bridge of the rectifier bridge 1, and more particularly a lower half bridge of the bridge 1.
  • the rectifier bridge 1 further comprises a diode D1 and a diode D2.
  • Diode D1 is connected between nodes 100 and 112. More specifically, the anode of diode D1 is connected to node 100 and the cathode of diode D1 is connected to node 112. Diode D1 is therefore connected in series with the Th1 thyristor, between nodes 110 and 112. Diode D1 and thyristor Th1 belong to the same first branch of rectifier bridge 1 connecting nodes 110 and 112 together.
  • Diode D2 is connected between nodes 102 and 112. More particularly, the anode of diode D2 is connected to node 102 and the cathode of diode D2 is connected to node 112. Diode D2 is therefore connected in series with the Th2 thyristor, between nodes 110 and 112. Diode D2 and the Th2 thyristor belong to the same second branch of the rectifier bridge 1 connecting the nodes 110 and 112 together.
  • Diodes D1 and D2 constitute another half bridge of rectifier bridge 1, and more particularly an upper half bridge of bridge 1.
  • Bridge rectifier 1 is configured to rectify an alternating voltage V AC applied between these input nodes 100 and 102. Bridge rectifier 1 is configured to supply a rectified voltage V Rect between its output nodes 104 and 106.
  • the two output nodes 104 and 106 are connected to two supply terminals of an electronic device. Node 106 is then at a reference potential GND of the electronic device powered by voltage V Rect .
  • a capacitor C is preferably connected between nodes 104 and 106 of bridge rectifier 1.
  • Capacitor C can be part of bridge rectifier 1 or be external to bridge rectifier 1.
  • Device 2 is the control device for thyristor Th1, ie it is configured to control thyristor Th1. More exactly, device 2 is configured to receive a control signal, and to generate another control signal from the control signal received, the control signal generated by device 2 being supplied to the cathode gate of thyristor Th1 . In other words, device 2 is the close control device of thyristor Th1.
  • Device 2 comprises a terminal 202 configured to be connected to the anode of thyristor Th1, terminal 202 being connected to the anode of thyristor Th1 in figure 1 .
  • Device 2 includes a terminal 204 configured to be connected to the cathode gate of thyristor Th1, terminal 204 being connected to the cathode gate of thyristor Th1 in figure 1 .
  • Device 2 includes a terminal 206 configured to receive a control signal.
  • Device 2 comprises a triac Tr and a diode D3 connected in series between terminals 204 and 202 of device 2.
  • Diode D3 is configured to prevent the flow of a positive current from terminal 202 to terminal 204 when diode D3 is reverse biased, i.e. when its anode potential is lower than its ground potential. cathode. Further, diode D3 is configured to pass positive current from terminal 202 to terminal 204 when forward biased, and to prevent positive current from flowing from terminal 204 to terminal 202. In other words, diode D3 has its cathode connected to terminal 204, and its anode connected to terminal 202.
  • the cathode of diode D3 is connected to terminal 204 and the anode of diode D3 is connected to a first triac conduction terminal Tr, a second triac conduction terminal Tr being connected to terminal 202. Also, the trigger of the triac Tr is connected to terminal 206 of device 2.
  • device 2 is also the control device for thyristor Th2, ie it is also configured to control thyristor Th2. More precisely, device 2 is configured to supply a control signal to the cathode gate of thyristor Th2, the control signal supplied being generated by device 2 from the control signal received on its terminal 206. In other words, the device 2 is the close control device of thyristor Th2.
  • Device 2 then comprises an additional terminal 208 configured to be connected to the cathode gate of thyristor Th2, terminal 208 being connected to the cathode gate of thyristor Th2 in figure 1 .
  • Device 2 further comprises a diode D4, preferably identical to diode D3.
  • Diode D4 is configured to prevent positive current flow from terminal 202 to terminal 208 when diode D4 is reverse biased.
  • diode D4 is configured to pass positive current from terminal 202 to terminal 208 when forward biased, and to prevent positive current from flowing from terminal 208 to terminal 202.
  • diode D4 has its cathode connected to terminal 208, and its anode connected to terminal 202.
  • diode D4 is connected in series with triac Tr.
  • the cathode of diode D4 is then connected to terminal 208 and the anode of diode D4 is connected to the first conduction terminal of the triac Tr.
  • the terminal 206 of the device 2 is connected to a terminal 300 of a control circuit 3 (block CTRL).
  • Circuit 3 is for example a microcontroller, terminal 300 being an output terminal of the microcontroller.
  • Circuit 3 is configured to provide a control signal to terminal 206 of device 2.
  • Circuit 3 is connected to terminal 202 of device 2, that is to say to the anode of thyristor Th1.
  • circuit 3 is configured to be electrically powered by a supply potential Vcc, positive and referenced with respect to the potential of terminal 202.
  • circuit 3 is connected to a node for applying potential Vcc.
  • the potential Vcc is obtained from the voltage V Rect by means of a voltage conversion circuit such as, for example, a buck voltage converter or a capacitive voltage converter, the voltage conversion circuit having a terminal connected to terminal 202.
  • Circuit 3 can be part of device 2 or be outside of device 2. More generally, circuit 3 can be part of bridge rectifier 1 or be outside of bridge rectifier 1.
  • circuit 3 supplies a control signal to terminal 206, that is to say when a trigger current, in this positive example, is supplied to the gate of the triac Tr, the triac becomes conductive.
  • terminal 300 of circuit 3 supplies a positive voltage pulse referenced to terminal 202, this voltage pulse being transformed into a current pulse by a resistor (not shown) connecting terminal 300 to terminal 206.
  • the passage of triac Tr to the on state results in a positive current flowing in triac Tr, from terminal 202 in the direction of terminals 204 and 208.
  • diode D3 is reverse biased and blocked.
  • the current flowing in the triac Tr then flows in the forward biased diode D4, up to the terminal 208.
  • This positive current is therefore supplied to the cathode gate of the thyristor Th2 which switches to the on state.
  • the person skilled in the art is able to determine the operation of the bridge 1 and of the device 2 in the case where the potential of the node 102 is higher than that of the node 100, this operation being symmetrical to that described above in the case where the potential of node 100 is greater than that of node 102.
  • diode D4 is reverse biased and thyristor Th2 is blocked due to that its voltage V AK2 is negative.
  • the person skilled in the art is also able to choose the diodes D3 and D4 so that they have sufficient voltage withstand with respect to the amplitude of the voltage V AC and/or to any overvoltages between the nodes 100 and 102 , these overvoltages resulting for example from an electrostatic discharge between the nodes 100 and 102.
  • An advantage of device 2 is that the switching of the thyristor Th1, respectively Th2, is implemented in the first operating quadrant of the thyristor Th1, respectively Th2.
  • An advantage of device 2 is that, when thyristor Th1, respectively Th2, is blocked because its voltage V AK1 , respectively V AK2 , is negative, because diode D3, respectively D4, is blocked (reverse biased), the leakage current flowing through the cathode gate of thyristor Th1, respectively Th2, is much lower, for example at least 10 or 100 times lower, than the leakage current which could have flowed there in the absence of diode D3 , respectively D4, this leakage current then being for example of the order of 100 ⁇ A.
  • circuit 3 does not need to know the polarity of voltage V AC , that is to say whether the potential of node 100 is higher or lower than that of node 102. indeed, it suffices that the circuit 3 detects each cancellation of the voltage V AC . After each cancellation detected, circuit 3 then supplies a control signal to terminal 206 of device 2 and only the correct thyristor Th1 or Th2, that is to say thyristor Th1 or Th2 having a voltage respectively V AK1 or V AK2 positive, switches on.
  • An advantage of device 2 is that thyristors Th1 and Th2 cannot be on simultaneously, because circuit 3 supplies only one control signal.
  • control circuit 3 supplies only a single control signal to control the two thyristors Th1 and Th2, which makes it possible to use only one output terminal of circuit 3, for example a microcontroller.
  • An advantage of device 2 is that it makes it possible to use a control circuit 3 whose power supply positive Vcc can be obtained without using a charge pump or optocouplers.
  • An advantage of device 2 is that it can be produced entirely in the form of an integrated circuit, and, more generally, that it allows bridge 1 to be produced entirely in the form of an integrated circuit.
  • triac Tr can be sized so that a positive current applied to its trigger having a relatively low value, for example less than or equal to approximately 0.1 A, or even 10 mA, is sufficient to trigger it.
  • the circuit 3 is implemented by means of a microcontroller knowing that a microcontroller can only supply a current having a relatively low value.
  • An advantage of device 2 is that the threshold voltages of diodes D3 and D4 and of triac Tr have an influence on the control part of thyristors Th1 and Th2, but not on the power part of thyristors Th1 and Th2.
  • the device 2 makes it possible to avoid resorting, in addition to the threshold components Th1, Th2, D1 and D2, to a threshold component which would be connected in series with the thyristor Th1 in the branch of the bridge 1 comprising the thyristor Th1 or with thyristor Th2 in the branch of bridge 1 comprising thyristor Th2, which would have reduced the efficiency of bridge 1.
  • cathode gate thyristors Th1 and Th2 by anode gate thyristors controlled so as to be triggered in their first quadrant would have required the provision of a source of a negative potential referenced with respect to the anode of these anode gate thyristors, which is not desirable.
  • device 2 comprises an additional triac Tr' whose trigger is connected to terminal 206 of the device 2, and diode D4 is connected in series, between terminals 202 and 208, with this triac Tr' rather than with triac Tr.
  • diode D3 it is possible to invert the position of diode D3, respectively D4, and that of the triac Tr, respectively Tr', which are connected in series between the terminals 202 and 206, respectively 202 and 208.
  • the picture 2 shows, in the form of a circuit, another embodiment of a voltage rectifying bridge 1' comprising a device 2' for controlling a thyristor according to another embodiment.
  • Bridge 1' comprises, like bridge 1, two branches connected in parallel between nodes 110 and 112.
  • thyristor Th1 is replaced by a diode D5, diode D1 then being in series with diode D5. More particularly, the cathode of diode D5 is connected to node 100 and the anode of diode D5 is connected to node 110.
  • thyristor Th2 is replaced by a diode D6, diode D2 then being in series with diode D6. More particularly the cathode of diode D6 is connected to node 102 and the anode of diode D6 is connected to node 110.
  • Bridge 1' also differs from bridge 1 in that node 110 is not connected to node 106. Indeed, in this embodiment, bridge 1' comprises a resistor R connected in parallel with a gate thyristor Th3 cathode, between nodes 110 and 106. The anode of thyristor Th3 is connected to node 106, the cathode of thyristor Th3 being connected to node 110.
  • Bridge 1' includes device 2' for controlling thyristor Th3, ie device 2' is configured to control thyristor Th3. More exactly, the device 2' is configured to receive a control signal, and to generate another control signal from the control signal received, the control signal generated by the device 2' being supplied to the cathode gate of the Th3 thyristor. In other words, device 2' is the close control device for thyristor Th3.
  • Device 2' differs from device 2 ( figure 1 ) in that it does not include diode D4 or terminal 208. In fact, in this embodiment, device 2' only controls a single thyristor Th3, unlike device 2 which controls two thyristors Th1 and Th2.
  • Device 2' comprises triac Tr and diode D3 connected in series between terminals 204 and 202 of device 2, the trigger of triac Tr being connected to terminal 206 of device 2.
  • Diode D3 is configured to provide the same function only in device 2.
  • the cathode of diode D3 is connected to terminal 204 and the anode of diode D3 is connected to a first conduction terminal of the triac Tr, a second conduction terminal of the triac Tr being connected to terminal 202
  • the anode of diode D3 is connected to terminal 202
  • the triac Tr is connected between the cathode of diode D3 and terminal 204.
  • the triac Tr is then a triac that can be triggered in its four operating quadrants.
  • terminal 206 of device 2' is connected to terminal 300 of circuit 3, configured to supply the control signal to terminal 206 of device 2.
  • circuit 3 is connected to terminal 202 of device 2', that is, to the anode of thyristor Th3, and is configured to be electrically supplied by the Vcc supply potential referenced to the potential of terminal 202.
  • Circuit 3 can be part of device 2' or be outside device 2', and, more generally, circuit 3 can be part of bridge rectifier 1' or be outside bridge rectifier 1'.
  • thyristor Th3 Connecting thyristor Th3 and resistor R in parallel forms a bypass circuit.
  • This circuit makes it possible, when capacitor C is discharged, to limit the inrush current by leaving thyristor Th3 in the off state.
  • the capacitor is charged with the time constant Rv*Cv, where Rv and Cv represent the values of the respective components R and C.
  • the thyristor Th3 is switched to the state passing to avoid possible phenomena of overheating of the resistor R leading to a modification of the bridge 1 'and a drop in its efficiency.
  • the potential of node 106 is greater than the potential of node 110, i.e.
  • V AK3 of thyristor Th3 is positive
  • switching of thyristor Th3 to the on state results from the supply, by the circuit 3, of a control signal at terminal 206 of device 2′, for example a pulse of a positive potential referenced with respect to terminal 202.
  • the supply of the control signal to terminal 206 brings about the conduction of the triac Tr and the supply of a positive current to the cathode gate of thyristor Th3 by device 2'.
  • the device 2' or even the whole of the bridge 1', forms part of an integrated circuit.
  • Device 2' benefits from the same advantages as those enjoyed by device 2, with the exception of the advantages linked to the control of two thyristors simultaneously.
  • a rectifier bridge can be provided comprising not only the thyristors Th1 and Th2 with their control device 2, but also the resistor R in parallel with the thyristor Th3 controlled by the device 2' .
  • bypass circuit and of the control device 2' can be associated with circuits other than a rectifier bridge, to limit the inrush current of a capacitor.
  • the picture 3 represents, in the form of a circuit, an embodiment of a static contactor 4 ("Solid State Relay" in English) comprising the device 2' of the figure 2 .
  • Contactor 4 comprises two terminals 400 and 402, and two cathode gate thyristors Th4 and Th5, connected in antiparallel between terminals 400 and 402.
  • the anode of thyristor Th4 is connected, preferably connected, to the terminal 400, the cathode of thyristor Th4 being connected, preferably connected, to terminal 402, and, symmetrically, the anode of thyristor Th5 is connected, preferably connected, to terminal 402, the cathode of thyristor Th4 being connected, preferably connected, to terminal 400.
  • the contactor 4 comprises the device 2' described in relation to the figure 2 .
  • Terminal 204 is connected to the gate of thyristor Th5, terminal 202 being connected to the anode of thyristor Th5, i.e. to terminal 402 in the example of the picture 3 .
  • Contactor 4 also includes circuit 3 whose terminal 300 is connected to terminal 206 to supply the control signal to device 2'.
  • circuit 3 is connected to terminal 202 of device 2', i.e. to the anode of the thyristor Th5, and is configured to be electrically supplied by the Vcc supply potential referenced with respect to the potential of the terminal 202.
  • the Vcc potential is supplied by a switching power supply comprising an insulation between its input and its output, such a power supply being commonly called a flyback power supply.
  • the contactor 4 belongs to an electronic device comprising a power factor correction circuit ("Power Factor Correction") or PFC circuit, the potential Vcc is generated from an additional winding of the inductance of the PFC circuit.
  • Power Factor Correction Power Factor Correction
  • circuit 3 is further configured to supply a control signal to thyristor Th4.
  • Circuit 3 then comprises a terminal 301 connected, preferably connected, to the cathode gate of thyristor Th4.
  • terminal 301 is connected to the gate of thyristor Th4 by a diode (not shown) configured so that a positive current does not flow from terminal 301 to the gate of the thyristor when this diode is reverse biased. that is to say when voltage V AK4 of thyristor Th4 is negative.
  • This diode then has its anode connected to terminal 301 of circuit 3. This diode makes it possible to limit current leakage, via the gate of thyristor Th4, when voltage V AK4 is negative.
  • Circuit 3 can be part of device 2' or be external to device 2', and, more generally, circuit 3 can be part of contactor 4 or be external to rectifier 4.
  • the contactor 4 is part of an integrated circuit.
  • contactor 4 The operation of contactor 4 is as follows. When the potential of terminal 402 is greater than that of terminal 400, voltage V AK5 of thyristor Th5 is positive and voltage V AK4 of thyristor Th4 is negative, thyristor Th4 being blocked. If circuit 3 supplies a control signal to terminal 206 of device 2', triac Tr triggers and a positive current is supplied to the gate of thyristor Th5 which in turn triggers. When the potential of terminal 402 is lower than that of terminal 400, voltage V AK4 of thyristor Th4 is positive and voltage V AK5 of thyristor Th5 is negative, thyristor Th5 being blocked. If circuit 3 provides a control signal to the gate of thyristor Th4, thyristor Th4 is triggered.
  • device 2' is used to control thyristor Th5 of contactor 4, and not a thyristor of a voltage rectifying bridge such as for example thyristor Th3 of the bypass circuit described in relation to the picture 2 , it enjoys the same advantages as those enjoyed by device 2.
  • a device 2 or 2' for controlling a thyristor is not limited to the case where this thyristor belongs to a lower half bridge of a voltage rectifier bridge, to a bypass circuit of a voltage rectifier bridge or to a static contactor.

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Abstract

La présente description concerne un dispositif (2) de commande comprenant un triac (Tr) et une première diode (D3) connectés en série entre une première borne (204) du dispositif (2) configurée pour être connectée à une gâchette de cathode d'un thyristor (Th1), et une deuxième borne (202) du dispositif (2) configurée pour être connectée à une anode du thyristor (Th1), le triac (Tr) ayant une gâchette connectée à une troisième borne (206) du dispositif (2) configurée pour recevoir un signal de commande.

Description

    Domaine technique
  • La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques, et plus particulièrement un dispositif électronique de commande d'un thyristor.
    • Technique antérieure
  • Un thyristor, aussi appelé redresseur commandé au silicium ("Silicon Controlled Rectifier" en anglais) ou SCR, est constitué de quatre couches semiconductrices, généralement en silicium, alternativement dopées de type N et P.
  • Plus particulièrement, le thyristor comprend une première couche dopée de type P constituant l'anode du thyristor, une première couche dopée de type N reposant sur et en contact avec la première couche dopée de type P, une deuxième couche dopée de type P reposant sur et en contact avec la première couche dopée de type N, et une deuxième couche dopée de type N reposant sur et en contact avec la deuxième couche dopée de type P et constituant la cathode du thyristor. Lorsque la gâchette du thyristor correspond à la première couche dopée de type N, le thyristor est dit à gâchette d'anode. Lorsque la gâchette du thyristor correspond à la deuxième couche de type P, le thyristor est dit à gâchette de cathode.
  • Les thyristors à gâchette de cathode sont utilisés dans de nombreux dispositifs électroniques. Pour des raisons d'efficacité énergétique, ou, dit autrement, pour limiter la puissance consommée par un tel thyristor, il est souhaitable que le déclenchement, c'est-à-dire le passage commandé à l'état passant, d'un thyristor à gâchette de cathode se fasse dans son premier quadrant. Dans le premier quadrant, le thyristor est commuté à l'état passant en fournissant un courant positif à sa gâchette, ce courant allant de la gâchette vers la cathode, alors que la tension VAK entre l'anode et la cathode du thyristor est positive et supérieure à une tension de seuil de thyristor, la tension VAK étant référencée par rapport à la cathode du thyristor.
  • On connait des dispositifs électroniques de commande d'un thyristor configurés pour fournir un signal ou courant de commande à la gâchette d'un thyristor. Ces dispositifs de commande sont configurés pour recevoir un premier signal de commande et pour générer un deuxième signal de commande fourni à la gâchette du thyristor. Dit autrement, ces dispositifs sont configurés pour mettre en forme un signal de commande fourni à la gâchette du thyristor. De tels circuits de commande sont aussi appelés dispositifs de commande rapprochée ("driver" en anglais).
  • Les dispositifs connus de commande d'un thyristor, et en particulier d'un thyristor à gâchette de cathode, souffrent de divers inconvénients.
    • Résumé de l'invention
  • Il existe un besoin de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs connus de commande d'un thyristor, notamment d'un thyristor à gâchette de cathode.
  • Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des dispositifs connus de commande d'un thyristor.
  • Un mode de réalisation prévoit un dispositif de commande comprenant un triac et une première diode connectés en série entre une première borne du dispositif configurée pour être connectée à une gâchette de cathode d'un thyristor, et une deuxième borne du dispositif configurée pour être connectée à une anode du thyristor, le triac ayant une gâchette connectée à une troisième borne du dispositif configurée pour recevoir un signal de commande.
  • Selon un mode de réalisation, la première diode a une cathode reliée à la première borne du dispositif.
  • Selon un mode de réalisation, la cathode de la première diode est connectée à la première borne du dispositif, le dispositif comprenant en outre :
    • une quatrième borne configurée pour être connectée à une gâchette de cathode d'un autre thyristor ; et
    • une deuxième diode, de préférence identique à la première diode, connectée en série avec le triac entre les deuxième et quatrième bornes du dispositif, la cathode de la deuxième diode étant connectée à la quatrième borne du dispositif et la deuxième borne du dispositif étant en outre configurée pour être connectée à une anode dudit autre thyristor.
  • Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un circuit configuré pour fournir le signal de commande à la troisième borne du dispositif, le circuit étant connecté à la deuxième borne du dispositif et étant configuré pour être alimenté électriquement par un potentiel d'alimentation, de préférence positif, référencé à la deuxième borne du dispositif.
  • Un autre mode de réalisation prévoit un circuit intégré comprenant un dispositif tel que défini ci-dessus.
  • Un autre mode de réalisation prévoit un pont redresseur comprenant :
    • une première branche et une deuxième branche connectées en parallèle entre un premier noeud interne du pont relié, de préférence connecté, à un premier noeud de sortie du pont, et un deuxième noeud interne du pont ;
    • une résistance et un thyristor connectés en parallèle entre le deuxième noeud interne et un deuxième noeud de sortie du pont, l'anode du thyristor étant connectée au deuxième noeud de sortie ; et
    • un dispositif tel que défini ci-dessus, la deuxième borne du dispositif étant connectée au deuxième noeud de sortie et la première borne du dispositif étant connectée la gâchette de cathode du thyristor.
  • Selon un mode de réalisation, le pont redresseur comprenant en outre un circuit configuré pour fournir un signal de commande à la troisième borne du dispositif, le circuit étant connecté au deuxième noeud de sortie du pont et étant configuré pour être alimenté électriquement par un potentiel d'alimentation, de préférence positif, référencé au deuxième noeud de sortie du pont.
  • Selon un mode de réalisation, le pont redresseur comprend :
    • un dispositif tel que défini ci-dessus, la deuxième borne du dispositif étant connectée à un premier noeud interne du pont relié, de préférence connecté, à un premier noeud de sortie du pont ;
    • un premier thyristor comprenant une cathode connectée à un premier noeud d'entrée du pont, une anode connectée au premier noeud interne, et une gâchette de cathode connectée à la première borne du dispositif ; et
    • un deuxième thyristor comprenant une cathode connectée à un deuxième noeud d'entrée du pont, une anode connectée au premier noeud interne, et une gâchette de cathode connectée à la quatrième borne du dispositif.
  • Selon un mode de réalisation, le pont redresseur comprend en outre un circuit configuré pour fournir un signal de commande à la troisième borne du dispositif, le circuit étant connecté au premier noeud interne du pont et étant configuré pour être alimenté électriquement par un potentiel d'alimentation, de préférence positif, référencé au premier noeud interne du pont.
  • Selon un mode de réalisation, le pont redresseur comprenant en outre :
    • une diode comprenant une cathode connectée à un deuxième noeud interne du pont relié, de préférence connecté, à un deuxième noeud de sortie du pont, et une anode connectée au premier noeud d'entrée du pont ;
    • une autre diode comprenant une cathode connectée au deuxième noeud interne du pont et une anode connectée au deuxième noeud d'entrée du pont.
  • Un autre mode de réalisation prévoit un circuit intégré comprenant un pont redresseur tel que défini ci-dessus.
  • Un autre mode de réalisation prévoit un contacteur statique comprenant :
    • un premier thyristor et un deuxième thyristor connectés en antiparallèle entre une première borne du contacteur et une deuxième borne du contacteur, une anode du premier thyristor étant connectée à la première borne du contacteur ; et
    • un dispositif tel que défini ci-dessus, la première borne du dispositif étant connectée à une gâchette de cathode du premier thyristor et la deuxième borne du dispositif étant connectée à la première borne du contacteur.
  • Selon un mode de réalisation, le contacteur comprend en outre un circuit configuré pour fournir un signal de commande à la troisième borne du dispositif, le circuit étant connecté à la première borne du contacteur et étant configuré pour être alimenté électriquement par un potentiel d'alimentation, de préférence positif, référencé à la première borne du contacteur.
  • Selon un mode de réalisation, le circuit est en outre configuré pour fournir un autre signal de commande à la gâchette du deuxième thyristor, de préférence, une borne du circuit configurée pour fournir ledit autre signal de commande étant connectée à la gâchette du deuxième thyristor ou étant reliée à la gâchette du deuxième thyristor par une diode.
  • Un autre mode de réalisation prévoit un circuit intégré comprenant un contacteur tel que défini ci-dessus.
    • Brève description des dessins
  • Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
    • la figure 1 représente, sous la forme d'un circuit, un mode de réalisation d'un pont redresseur de tension comprenant un dispositif de commande d'un thyristor selon un mode de réalisation ;
    • la figure 2 représente, sous la forme d'un circuit, un autre mode de réalisation d'un pont redresseur de tension comprenant un dispositif de commande d'un thyristor selon un autre mode de réalisation ; et
    • la figure 3 représente, sous la forme d'un circuit, un mode de réalisation d'un contacteur statique comprenant le dispositif de commande de la figure 2.
    Description des modes de réalisation
  • De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
  • Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les divers dispositifs électroniques usuels comprenant au moins un thyristor, et plus particulièrement au moins un thyristor à gâchette de cathode, n'ont pas tous été décrits, les modes de réalisation et variantes de circuits de commande décrits étant compatibles avec ces dispositifs électroniques usuels.
  • Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
  • Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.
  • Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
  • La figure 1 représente, sous la forme d'un circuit, un mode de réalisation d'un pont redresseur de tension 1 comprenant un dispositif 2 de commande d'un thyristor selon un mode de réalisation.
  • Le pont redresseur 1 comprend deux noeuds d'entrée 100 et 102. Le pont redresseur 1 comprend en outre deux noeuds de sortie 104 et 106. Le pont 1 comprend également deux noeuds internes 110 et 112 reliés aux noeuds respectifs 106 et 104. Plus particulièrement, dans cet exemple, les noeuds 110 et 112 sont connectés aux noeuds respectifs 106 et 104, ou, dit autrement, le noeud 110 est confondu avec le noeud 106 et le noeud 112 est confondu avec le noeud 104.
  • Le pont redresseur 1 comprend un thyristor Th1 à gâchette de cathode, connecté entre les noeuds 100 et 110. Plus particulièrement, l'anode du thyristor Th1 est connectée au noeud 100 et la cathode du thyristor Th1 est connectée au noeud 110.
  • Le pont redresseur 1 comprend un thyristor Th2 à gâchette de cathode, connecté entre les noeuds 102 et 110. Plus particulièrement, l'anode du thyristor Th2 est connectée au noeud 102 et la cathode du thyristor Th2 est connectée au noeud 110.
  • Les thyristors Th1 et Th2 constituent un demi pont du pont redresseur 1, et plus particulièrement un demi pont inférieur du pont 1.
  • Dans cet exemple, le pont redresseur 1 comprend en outre une diode D1 et une diode D2.
  • La diode D1 est connectée entre les noeuds 100 et 112. Plus particulièrement, l'anode de la diode D1 est connectée au noeud 100 et la cathode de la diode D1 est connectée au noeud 112. La diode D1 est donc connectée en série avec le thyristor Th1, entre les noeuds 110 et 112. La diode D1 et le thyristor Th1 appartiennent à une même première branche du pont redresseur 1 reliant les noeuds 110 et 112 entre eux.
  • La diode D2 est connectée entre les noeuds 102 et 112. Plus particulièrement, l'anode de la diode D2 est connectée au noeud 102 et la cathode de la diode D2 est connectée au noeud 112. La diode D2 est donc connectée en série avec le thyristor Th2, entre les noeuds 110 et 112. La diode D2 et le thyristor Th2 appartiennent à une même deuxième branche du pont redresseur 1 reliant les noeuds 110 et 112 entre eux.
  • Les diodes D1 et D2 constituent un autre demi pont du pont redresseur 1, et plus particulièrement un demi pont supérieur du pont 1.
  • Le pont redresseur 1 est configuré pour redresser une tension alternative VAC appliquée entre ces noeuds d'entrée 100 et 102. Le pont redresseur 1 est configuré pour fournir une tension redressée VRect entre ses noeuds de sortie 104 et 106.
  • En pratique, les deux noeuds de sortie 104 et 106 sont connectés à deux bornes d'alimentation d'un dispositif électronique. Le noeud 106 est alors à un potentiel de référence GND du dispositif électronique alimenté par la tension VRect.
  • Une capacité C est de préférence connectée entre les noeuds 104 et 106 du pont redresseur 1. La capacité C peut faire partie du pont redresseur 1 ou être extérieure au pont redresseur 1.
  • Le dispositif 2 est le dispositif de commande du thyristor Th1, c'est-à-dire qu'il est configuré pour commander le thyristor Th1. Plus exactement, le dispositif 2 est configuré pour recevoir un signal de commande, et pour générer un autre signal de commande à partir du signal de commande reçu, le signal de commande généré par le dispositif 2 étant fourni à la gâchette de cathode du thyristor Th1. Dit autrement, le dispositif 2 est le dispositif de commande rapprochée du thyristor Th1.
  • Le dispositif 2 comprend une borne 202 configurée pour être connectée à l'anode du thyristor Th1, la borne 202 étant connectée à l'anode du thyristor Th1 en figure 1. Le dispositif 2 comprend une borne 204 configurée pour être connectée à la gâchette de cathode du thyristor Th1, la borne 204 étant connectée à la gâchette de cathode du thyristor Th1 en figure 1. Le dispositif 2 comprend une borne 206 configurée pour recevoir un signal de commande.
  • Le dispositif 2 comprend un triac Tr et une diode D3 connectés en série entre les bornes 204 et 202 du dispositif 2.
  • La diode D3 est configurée pour empêcher la circulation d'un courant positif depuis la borne 202 vers la borne 204 lorsque la diode D3 est polarisée en inverse, c'est-à-dire lorsque son potentiel d'anode est inférieur à son potentiel de cathode. En outre, la diode D3 est configurée pour laisser passer un courant positif depuis la borne 202 vers la borne 204 lorsqu'elle est polarisée en direct, et pour empêcher la circulation d'un courant positif depuis la borne la borne 204 vers la borne 202. Dit autrement, la diode D3 a sa cathode reliée à la borne 204, et son anode reliée à la borne 202.
  • Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, la cathode de la diode D3 est connectée à la borne 204 et l'anode de la diode D3 est connectée à une première borne de conduction du triac Tr, une deuxième borne de conduction du triac Tr étant connectée à la borne 202. En outre, la gâchette du triac Tr est connectée à la borne 206 du dispositif 2.
  • Dans ce mode de réalisation, le dispositif 2 est également le dispositif de commande du thyristor Th2, c'est-à-dire qu'il est aussi configuré pour commander le thyristor Th2. Plus exactement, le dispositif 2 est configuré pour fournir un signal de commande à la gâchette de cathode du thyristor Th2, le signal de commande fourni étant généré par le dispositif 2 à partir du signal de commande reçu sur sa borne 206. Dit autrement, le dispositif 2 est le dispositif de commande rapprochée du thyristor Th2.
  • Le dispositif 2 comprend alors une borne supplémentaire 208 configurée pour être connectée à la gâchette de cathode du thyristor Th2, la borne 208 étant connectée à la gâchette de cathode du thyristor Th2 en figure 1. Le dispositif 2 comprend en outre une diode D4, de préférence identique à la diode D3. La diode D4 est configurée pour empêcher la circulation d'un courant positif depuis la borne 202 vers la borne 208 lorsque la diode D4 est polarisée en inverse. En outre, la diode D4 est configurée pour laisser passer un courant positif depuis la borne 202 vers la borne 208 lorsqu'elle est polarisée en direct, et pour empêcher la circulation d'un courant positif depuis la borne la borne 208 vers la borne 202. Dit autrement, la diode D4 a sa cathode reliée à la borne 208, et son anode reliée à la borne 202.
  • Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, la diode D4 est connectée en série avec le triac Tr. La cathode de la diode D4 est alors connectée à la borne 208 et l'anode de la diode D4 est connectée à la première borne de conduction du triac Tr.
  • En figure 1, la borne 206 du dispositif 2 est connectée à une borne 300 d'un circuit de commande 3 (bloc CTRL). Le circuit 3 est par exemple un microcontrôleur, la borne 300 étant une borne de sortie du microcontrôleur. Le circuit 3 est configuré pour fournir un signal de commande à la borne 206 du dispositif 2.
  • Le circuit 3 est connecté à la borne 202 du dispositif 2, c'est-à-dire à l'anode du thyristor Th1. En effet, le circuit 3 est configuré pour être alimenté électriquement par un potentiel d'alimentation Vcc, positif et référencé par rapport au potentiel de la borne 202. Ainsi, le circuit 3 est connecté à un noeud d'application du potentiel Vcc. A titre d'exemple, le potentiel Vcc est obtenu à partir de la tension VRect au moyen d'un circuit de conversion de tension tel que, par exemple, un convertisseur de tension abaisseur ou un convertisseur de tension capacitif, le circuit de conversion de tension ayant une borne reliée à la borne 202.
  • Le circuit 3 peut faire partie du dispositif 2 ou être extérieur au dispositif 2. Plus généralement, le circuit 3 peut faire partie du pont redresseur 1 ou être extérieur au pont redresseur 1.
  • En fonctionnement, lorsque la tension VAC est telle que le potentiel du noeud 100 est supérieur à celui du noeud 102, les diodes D1 et D2 sont respectivement passante et bloquée. En outre, la tension VAK2 entre l'anode et la cathode du thyristor Th2 est positive et la tension VAK1 entre l'anode et la cathode du thyristor Th1 est négative, le thyristor Th1 étant alors bloqué. Lorsque le circuit 3 fournit un signal de commande à la borne 206, c'est-à-dire lorsqu'un courant de déclenchement, dans cet exemple positif, est fourni à la gâchette du triac Tr, le triac devient passant. A titre d'exemple, pour fournir le courant de déclenchement, la borne 300 du circuit 3 fournit une impulsion de tension positive et référencée à la borne 202, cette impulsion en tension étant transformée en une impulsion de courant par une résistance (non représentée) reliant la borne 300 à la borne 206. Le passage du triac Tr à l'état passant résulte en un courant positif circulant dans le triac Tr, depuis la borne 202 en direction des bornes 204 et 208. Comme le potentiel du noeud 100 est supérieur au potentiel du noeud 102, la diode D3 est polarisée en inverse et est bloquée. Le courant circulant dans le triac Tr circule alors dans la diode D4 polarisée en direct, jusqu'à la borne 208. Ce courant positif est donc fourni à la gâchette de cathode du thyristor Th2 qui commute à l'état passant.
  • Lorsque le potentiel du noeud 100 diminue et se rapproche du potentiel du noeud 102 jusqu'à devenir égal au potentiel du noeud 102, du fait que la tension entre les noeuds 100 et 102 s'annule, le thyristor Th2 et le triac Tr commutent à l'état bloqué.
  • Pour simplifier la description du fonctionnement du pont 1 et du dispositif 2 faite ci-dessus, les tensions de seuil des diodes, des thyristors et du triac ont été négligées. La personne du métier est en mesure de déduire le fonctionnement du pont 1 et du dispositif 2 lorsque ces tensions de seuils sont prises en comptes.
  • En outre, la personne du métier est en mesure de déterminer le fonctionnement du pont 1 et du dispositif 2 dans le cas où le potentiel du noeud 102 est supérieur à celui du noeud 100, ce fonctionnement étant symétrique à celui décrit ci-dessus dans le cas où le potentiel du noeud 100 est supérieur à celui du noeud 102. En particulier, dans le cas où le potentiel du noeud 102 est supérieur à celui du noeud 100, la diode D4 est polarisé en inverse et le thyristor Th2 est bloqué du fait que sa tension VAK2 est négative. Ainsi, lorsque le signal de commande fourni par le circuit 3 est reçu par la borne 206 du dispositif 2 et que le triac Tr commute à l'état passant, le courant positif qui circule à travers le triac Tr depuis la borne 202 est fourni à la gâchette de cathode du thyristor Th1 qui commute à l'état passant du fait que sa tension VAK1 est positive.
  • La personne du métier est également en mesure de choisir les diodes D3 et D4 pour qu'elles aient une tenue en tension suffisante par rapport à l'amplitude de la tension VAC et/ou à d'éventuelles surtensions entre les noeuds 100 et 102, ces surtensions résultant par exemple d'une décharge électrostatique entre les noeuds 100 et 102.
  • Un avantage du dispositif 2 est que la commutation du thyristor Th1, respectivement Th2, est mise en œuvre dans le premier quadrant de fonctionnement du thyristor Th1, respectivement Th2.
  • Un avantage du dispositif 2 est que, lorsque le thyristor Th1, respectivement Th2, est bloqué car sa tension VAK1, respectivement VAK2, est négative, du fait que la diode D3, respectivement D4, est bloquée (polarisée en inverse), le courant de fuite circulant par la gâchette de cathode du thyristor Th1, respectivement Th2, est beaucoup plus faible, par exemple au moins 10 ou 100 fois plus faible, que le courant de fuite qui aurait pu y circuler en l'absence de la diode D3, respectivement D4, ce courant de fuite étant alors par exemple de l'ordre de 100 µA.
  • Un avantage du dispositif 2 est que le circuit 3 n'a pas besoin de connaître la polarité de la tension VAC, c'est-à-dire si le potentiel du noeud 100 est supérieur ou bien inférieur à celui du noeud 102. En effet, il suffit que le circuit 3 détecte chaque annulation de la tension VAC. Après chaque annulation détectée, le circuit 3 fournit alors un signal de commande à la borne 206 du dispositif 2 et seul le bon thyristor Th1 ou Th2, c'est-à-dire le thyristor Th1 ou Th2 ayant une tension respectivement VAK1 ou VAK2 positive, commute à l'état passant.
  • Un avantage du dispositif 2 est que les thyristors Th1 et Th2 ne peuvent pas être passant simultanément, du fait que le circuit 3 ne fournit qu'un seul signal de commande.
  • Un avantage du dispositif 2 est que le circuit de commande 3 ne fournit qu'un seul signal de commande pour commander les deux thyristors Th1 et Th2, ce qui permet de n'utiliser qu'une borne de sortie du circuit 3, par exemple un microcontrôleur.
  • Un avantage du dispositif 2 est qu'il permet d'utiliser un circuit de commande 3 dont l'alimentation positive Vcc peut être obtenue sans utiliser de pompe de charge ou d'optocoupleurs.
  • Un avantage du dispositif 2 est qu'il est entièrement réalisable sous la forme d'un circuit intégré, et, plus généralement, qu'il permet de réaliser le pont 1 entièrement sous la forme d'un circuit intégré.
  • Un avantage du dispositif 2 est que le triac Tr peut être dimensionné de sorte qu'un courant positif appliqué sur sa gâchette ayant une valeur relativement faible, par exemple inférieure ou égale à environ 0,1 A, voire à 10 mA, est suffisant pour le déclencher. Cela permet par exemple que le circuit 3 soit mis en œuvre au moyen d'un microcontrôleur sachant qu'un microcontrôleur ne peut fournir qu'un courant ayant une valeur relativement faible.
  • Un avantage du dispositif 2 est que les tensions de seuil des diodes D3 et D4 et du triac Tr ont une influence sur la partie de commande des thyristors Th1 et Th2, mais pas sur la partie de puissance des thyristors Th1 et Th2. Dit autrement, le dispositif 2 permet d'éviter de recourir, en plus des composants à seuil Th1, Th2, D1 et D2, à un composant à seuil qui serait connecté en série avec le thyristor Th1 dans la branche du pont 1 comprenant le thyristor Th1 ou avec le thyristor Th2 dans la branche du pont 1 comprenant le thyristor Th2, ce qui aurait diminué le rendement du pont 1.
  • On aurait pu penser à inverser la position de la diode D1, respectivement D2, avec celle du thyristor Th1, respectivement Th2. Toutefois, pour fournir un courant de déclenchement positif à la gâchette de l'un ou l'autre des thyristor Th1 et Th2 de manière à déclencher ces thyristors dans leur premier quadrant, il aurait alors fallu prévoir une source d'alimentation isolée, par exemple par un transformateur d'isolation ou par un optocoupleur, fournissant un potentiel positif référencé par rapport au noeud 112 du pont 1.
  • On aurait également pu penser à remplacer les thyristors Th1 et Th2 à gâchette de cathode par des thyristors à gâchette d'anode commandés de manière à être déclenchés dans leur premier quadrant. Toutefois, il n'est pas possible de réaliser de manière intégrée de tels thyristors à gâchette d'anode à déclenchement dans le premier quadrant, alors que, selon un mode de réalisation, le pont 1 fait partie d'un circuit intégré.
  • En outre, le remplacement des thyristors Th1 et Th2 à gâchette de cathode par des thyristors à gâchette d'anode commandés de manière à être déclenchés dans leur premier quadrant aurait nécessité de prévoir une source d'un potentiel négatif référencé par rapport à l'anode de ces thyristors à gâchette d'anode, ce qui n'est pas souhaitable.
  • On a décrit un mode de réalisation du dispositif 2 permettant de commander les deux thyristors Th1 et Th2 du pont 1. Dans une variante de réalisation non illustrée, le dispositif 2 comprend un triac Tr' supplémentaire dont la gâchette est connectée à la borne 206 du dispositif 2, et la diode D4 est connectée en série, entre les bornes 202 et 208, avec ce triac Tr' plutôt qu'avec le triac Tr. Dans une telle variante, il est possible d'inverser la position de la diode D3, respectivement D4, et celle du triac Tr, respectivement Tr', qui sont connectés en série entre les bornes 202 et 206, respectivement 202 et 208.
  • La figure 2 représente, sous la forme d'un circuit, un autre mode de réalisation d'un pont redresseur de tension 1' comprenant un dispositif 2' de commande d'un thyristor selon un autre mode de réalisation.
  • Seules les différences entre le pont 1 et le pont 1' et les différences entre le dispositif 2 et 2' sont ici mises en exergue.
  • Le pont 1' comprend, comme le pont 1, deux branches connectées en parallèle entre les noeuds 110 et 112.
  • Toutefois, dans cet exemple, dans la première branche du pont 1', le thyristor Th1 est remplacé par une diode D5, la diode D1 étant alors en série avec la diode D5. Plus particulièrement la cathode de la diode D5 est connectée au noeud 100 et l'anode de la diode D5 est connectée au noeud 110. De manière similaire, dans la deuxième branche du pont 1', le thyristor Th2 est remplacé par une diode D6, la diode D2 étant alors en série avec la diode D6. Plus particulièrement la cathode de la diode D6 est connectée au noeud 102 et l'anode de la diode D6 est connectée au noeud 110.
  • Le pont 1' diffère du pont 1 également en ce que le noeud 110 n'est pas connecté au noeud 106. En effet, dans ce mode de réalisation, le pont 1' comprend une résistance R connectée en parallèle avec un thyristor Th3 à gâchette de cathode, entre les noeuds 110 et 106. L'anode du thyristor Th3 est connectée au noeud 106, la cathode du thyristor Th3 étant connectée au noeud 110.
  • Le pont 1' comprend le dispositif 2' de commande du thyristor Th3, c'est-à-dire que le dispositif 2' est configuré pour commander le thyristor Th3. Plus exactement, le dispositif 2' est configuré pour recevoir un signal de commande, et pour générer un autre signal de commande à partir du signal de commande reçu, le signal de commande généré par le dispositif 2' étant fourni à la gâchette de cathode du thyristor Th3. Dit autrement, le dispositif 2' est le dispositif de commande rapprochée du thyristor Th3.
  • Le dispositif 2' diffère du dispositif 2 (figure 1) en ce qu'il ne comprend pas la diode D4, ni la borne 208. En effet, dans ce mode de réalisation, le dispositif 2' ne commande qu'un seul thyristor Th3, contrairement au dispositif 2 qui commande deux thyristors Th1 et Th2.
  • Ainsi, comme le dispositif 2, le dispositif 2' comprend :
    • la borne 202 configurée pour être connectée à l'anode du thyristor Th3, la borne 202 étant connectée à l'anode du thyristor Th3 en figure 2 ;
    • la borne 204 configurée pour être connectée à la gâchette de cathode du thyristor Th3, la borne 204 étant connectée à la gâchette de cathode du thyristor Th3 en figure 2 ; et
    • la borne 206 configurée pour recevoir un signal de commande.
  • Le dispositif 2' comprend le triac Tr et la diode D3 connectés en série entre les bornes 204 et 202 du dispositif 2, la gâchette du triac Tr étant connectée à la borne 206 du dispositif 2. La diode D3 est configurée pour assurer la même fonction que dans le dispositif 2.
  • Dans cet exemple, la cathode de la diode D3 est connectée à la borne 204 et l'anode de la diode D3 est connectée à une première borne de conduction du triac Tr, une deuxième borne de conduction du triac Tr étant connectée à la borne 202. Dans un autre exemple non illustré, l'anode de la diode D3 est connectée à la borne 202, et le triac Tr est connecté entre la cathode de la diode D3 et la borne 204. Dans cet autre exemple, le triac Tr est alors un triac pouvant être déclencher dans ses quatre quadrants de fonctionnement.
  • Comme en figure 1, la borne 206 du dispositif 2' est connectée à la borne 300 du circuit 3, configuré pour fournir le signal de commande à la borne 206 du dispositif 2. En outre, le circuit 3 est connecté à la borne 202 du dispositif 2', c'est-à-dire à l'anode du thyristor Th3, et est configuré pour être alimenté électriquement par le potentiel d'alimentation Vcc référencé par rapport au potentiel de la borne 202.
  • Le circuit 3 peut faire partie du dispositif 2' ou être extérieur au dispositif 2', et, plus généralement, le circuit 3 peut faire partie du pont redresseur 1' ou être extérieur au pont redresseur 1'.
  • La connexion en parallèle du thyristor Th3 et de la résistance R forme un circuit de contournement ("bypass" en anglais). Ce circuit permet, lorsque la capacité C est déchargée, de limiter le courant d'appel ("inrush current" en anglais) en laissant le thyristor Th3 à l'état bloqué. Ainsi, la charge de la capacité s'effectue avec la constante de temps Rv*Cv, où Rv et Cv représentent les valeurs des composants respectifs R et C. Une fois la capacité C suffisamment chargée, le thyristor Th3 est commuté à l'état passant pour éviter d'éventuels phénomènes de surchauffe de la résistance R entraînant une modification du pont 1' et une baisse de son rendement. Comme le potentiel du noeud 106 est supérieur au potentiel du noeud 110, c'est-à-dire que la tension VAK3 du thyristor Th3 est positive, la commutation du thyristor Th3 à l'état passant résulte de la fourniture, par le circuit 3, d'un signal de commande à la borne 206 du dispositif 2', par exemple une impulsion d'un potentiel positif référencé par rapport à la borne 202. La fourniture du signal de commande à la borne 206 entraîne la mise en conduction du triac Tr et la fourniture d'un courant positif à la gâchette de cathode du thyristor Th3 par le dispositif 2'.
  • Selon un mode de réalisation, le dispositif 2', voire l'ensemble du pont 1', fait partie d'un circuit intégré.
  • Le dispositif 2' bénéficie des mêmes avantages que ceux dont bénéficie le dispositif 2, à l'exception des avantages liés à la commande de deux thyristors simultanément.
  • Les modes de réalisation des figures 1 et 2 peuvent être combinés, c'est-à-dire qu'on peut prévoir un pont redresseur comprenant non seulement les thyristors Th1 et Th2 avec leur dispositif de commande 2, mais aussi la résistance R en parallèle du thyristor Th3 commandé par le dispositif 2'.
  • Par ailleurs, l'ensemble du circuit de contournement et du dispositif de commande 2' peut être associé à d'autres circuits qu'un pont redresseur, pour limiter le courant d'appel d'une capacité.
  • La figure 3 représente, sous la forme d'un circuit, un mode de réalisation d'un contacteur statique 4 ("Solid State Relay" en anglais) comprenant le dispositif 2' de la figure 2.
  • Le contacteur 4 comprend deux bornes 400 et 402, et deux thyristors Th4 et Th5 à gâchette de cathode, connectés en antiparallèle entre les bornes 400 et 402. Dans cet exemple, l'anode du thyristor Th4 est reliée, de préférence connectée, à la borne 400, la cathode du thyristor Th4 étant reliée, de préférence connectée, à la borne 402, et, de manière symétrique, l'anode du thyristor Th5 est reliée, de préférence connectée, à la borne 402, la cathode du thyristor Th4 étant reliée, de préférence connectée, à la borne 400.
  • Le contacteur 4 comprend le dispositif 2' décrit en relation avec la figure 2. La borne 204 est connectée à la gâchette du thyristor Th5, la borne 202 étant connectée à l'anode du thyristor Th5, c'est-à-dire à la borne 402 dans l'exemple de la figure 3.
  • Le contacteur 4 comprend également le circuit 3 dont la borne 300 est connectée à la borne 206 pour fournir le signal de commande au dispositif 2'. En outre, le circuit 3 est connecté à la borne 202 du dispositif 2', c'est-à-dire à l'anode du thyristor Th5, et est configuré pour être alimenté électriquement par le potentiel d'alimentation Vcc référencé par rapport au potentiel de la borne 202. A titre d'exemple, le potentiel Vcc est fourni par une alimentation à découpage comprenant une isolation galvanique entre son entrée et sa sortie, une telle alimentation étant couramment appelée alimentation à retour rapide ("flyback" en anglais). Selon un autre exemple, le contacteur 4 appartient à un dispositif électronique comprenant un circuit de correction de facteur de puissance ("Power Factor Correction") ou circuit PFC, le potentiel Vcc est généré à partir d'un enroulement supplémentaire de l'inductance du circuit PFC.
  • Selon un mode de réalisation, le circuit 3 est en outre configuré pour fournir un signal de commande au thyristor Th4. Le circuit 3 comprend alors une borne 301 reliée, de préférence connectée, à la gâchette de cathode du thyristor Th4.
  • De préférence, la borne 301 est reliée à la gâchette du thyristor Th4 par une diode (non représentée) configurée pour qu'un courant positif ne circule pas de la borne 301 vers la gâchette du thyristor quand cette diode est polarisée en inverse, c'est-à-dire quand la tension VAK4 du thyristor Th4 est négative. Cette diode a alors son anode connectée à la borne 301 du circuit 3. Cette diode permet de limiter les fuites de courant, via la gâchette du thyristor Th4, lorsque la tension VAK4 est négative.
  • Le circuit 3 peut faire partie du dispositif 2' ou être extérieur au dispositif 2', et, plus généralement, le circuit 3 peut faire partie du contacteur 4 ou être extérieur au redresseur 4.
  • Selon un mode de réalisation, le contacteur 4 fait partie d'un circuit intégré.
  • Le fonctionnement du contacteur 4 est le suivant. Lorsque le potentiel de la borne 402 est supérieur à celui de la borne 400, la tension VAK5 du thyristor Th5 est positive et la tension VAK4 du thyristor Th4 est négative, le thyristor Th4 étant bloqué. Si le circuit 3 fournit un signal de commande à la borne 206 du dispositif 2', le triac Tr se déclenche et un courant positif est fourni à la gâchette du thyristor Th5 qui se déclenche à son tour. Lorsque le potentiel de la borne 402 est inférieur à celui de la borne 400, la tension VAK4 du thyristor Th4 est positive et la tension VAK5 du thyristor Th5 est négative, le thyristor Th5 étant bloqué. Si le circuit 3 fournit un signal de commande à la gâchette du thyristor Th4, le thyristor Th4 se déclenche.
  • Bien que le dispositif 2' soit utilisé pour commander le thyristor Th5 du contacteur 4, et non pas un thyristor d'un pont redresseur de tension comme par exemple le thyristor Th3 du circuit de contournement décrit en relation avec la figure 2, il bénéficie des mêmes avantages que ceux dont bénéficie le dispositif 2.
  • Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, la personne du métier est en mesure de remplacer les diodes D1 et D2 du pont 1 par d'autres composants à seuil tels que des transistors, des thyristors ou des triacs. De la même manière, la personne du métier est en mesure remplacer les diodes D1 et D2 et/ou les diodes D5 et D6 du pont 1' par d'autres composants à seuil tels que des transistors, des thyristors ou des triacs.
  • Par ailleurs, l'utilisation d'un dispositif 2 ou 2' pour commander un thyristor ne se limite pas au cas où ce thyristor appartient à un demi pont inférieur d'un pont redresseur de tension, à un circuit de contournement d'un pont redresseur de tension ou à un contacteur statique.
  • Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, la personne du métier est en mesure de choisir des diodes D3 et D4 et/ou du triac Tr, notamment en fonction de leurs tensions de seuil et/ou de leur tenue en tension.

Claims (15)

  1. Dispositif (2 ; 2') de commande comprenant un triac (Tr) et une première diode (D3) connectés en série entre une première borne (204) du dispositif (2 ; 2') configurée pour être connectée à une gâchette de cathode d'un thyristor (Th1 ; Th3 ; Th5), et une deuxième borne (202) du dispositif (2 ; 2') configurée pour être connectée à une anode du thyristor (Th1 ; Th3 ; Th5), le triac (Tr) ayant une gâchette connectée à une troisième borne (206) du dispositif (2 ; 2') configurée pour recevoir un signal de commande.
  2. Dispositif (2 ; 2') selon la revendication 1, dans lequel la première diode (D3) a une cathode reliée à la première borne (204) du dispositif (2 ; 2').
  3. Dispositif (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la cathode de la première diode (D3) est connectée à la première borne (204) du dispositif (2), le dispositif (2) comprenant en outre :
    une quatrième borne (208) configurée pour être connectée à une gâchette de cathode d'un autre thyristor (Th2) ; et
    une deuxième diode (D4), de préférence identique à la première diode (D3), connectée en série avec le triac (Tr) entre les deuxième (202) et quatrième (208) bornes du dispositif, la cathode de la deuxième diode (D4) étant connectée à la quatrième borne (208) du dispositif (2) et la deuxième borne (202) du dispositif étant en outre configurée pour être connectée à une anode dudit autre thyristor (Th2).
  4. Dispositif (2 ; 2') selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre un circuit (3) configuré pour fournir le signal de commande à la troisième borne (206) du dispositif (2 ; 2'), le circuit (3) étant connecté à la deuxième borne (202) du dispositif (2 ; 2') et étant configuré pour être alimenté électriquement par un potentiel d'alimentation (Vcc), de préférence positif, référencé à la deuxième borne (202) du dispositif (2 ; 2').
  5. Circuit intégré comprenant un dispositif (2 ; 2') selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
  6. Pont redresseur (1') comprenant :
    une première branche (D1, D5) et une deuxième branche (D2, D6) connectées en parallèle entre un premier noeud interne (112) du pont (1') relié, de préférence connecté, à un premier noeud de sortie (104) du pont (1'), et un deuxième noeud interne (110) du pont (1') ;
    une résistance (R) et un thyristor (Th3) connectés en parallèle entre le deuxième noeud interne (110) et un deuxième noeud de sortie (106) du pont (1'), l'anode du thyristor (Th3) étant connectée au deuxième noeud de sortie (106) ; et
    un dispositif (2') selon la revendication 1 ou 2, la deuxième borne (202) du dispositif étant connectée au deuxième noeud de sortie (106) et la première borne (204) du dispositif (2') étant connectée la gâchette de cathode du thyristor (Th3).
  7. Pont redresseur (1') selon la revendication 6 comprenant en outre un circuit (3) configuré pour fournir un signal de commande à la troisième borne (206) du dispositif (2'), le circuit (3) étant connecté au deuxième noeud de sortie du pont (1') et étant configuré pour être alimenté électriquement par un potentiel d'alimentation (Vcc), de préférence positif, référencé au deuxième noeud de sortie (106) du pont (1').
  8. Pont redresseur (1) comprenant :
    un dispositif (2) selon la revendication 3, la deuxième borne (202) du dispositif (2) étant connectée à un premier noeud interne (110) du pont (1) relié, de préférence connecté, à un premier noeud de sortie (106) du pont (1) ;
    un premier thyristor (Th1) comprenant une cathode connectée à un premier noeud d'entrée (100) du pont, une anode connectée au premier noeud interne (110), et une gâchette de cathode connectée à la première borne (204) du dispositif (2) ; et
    un deuxième thyristor (Th2) comprenant une cathode connectée à un deuxième noeud d'entrée (102) du pont (1), une anode connectée au premier noeud interne (110), et une gâchette de cathode connectée à la quatrième borne (208) du dispositif (2).
  9. Pont redresseur selon la revendication 8 comprenant en outre un circuit (3) configuré pour fournir un signal de commande à la troisième borne (206) du dispositif (2), le circuit (3) étant connecté au premier noeud interne (110) du pont (1) et étant configuré pour être alimenté électriquement par un potentiel d'alimentation (Vcc), de préférence positif, référencé au premier noeud interne (110) du pont (1).
  10. Pont redresseur (1) selon la revendication 8 ou 9, comprenant en outre :
    une diode (D1) comprenant une cathode connectée à un deuxième noeud interne (112) du pont (1) relié, de préférence connecté, à un deuxième noeud de sortie (104) du pont (1), et une anode connectée au premier noeud d'entrée (100) du pont (1) ;
    une autre diode (D2) comprenant une cathode connectée au deuxième noeud interne (112) du pont (1) et une anode connectée au deuxième noeud d'entrée (102) du pont (1).
  11. Circuit intégré comprenant un pont redresseur (1, 1') selon l'une quelconque des revendications 6 à 10.
  12. Contacteur statique (4) comprenant :
    un premier thyristor (Th5) et un deuxième thyristor (Th4) connectés en antiparallèle entre une première borne (402) du contacteur (4) et une deuxième borne (400) du contacteur (4), une anode du premier thyristor (Th5) étant connectée à la première borne (402) du contacteur (4) ; et
    un dispositif (2') selon la revendication 1 ou 2, la première borne (204) du dispositif (2') étant connectée à une gâchette de cathode du premier thyristor (Th5) et la deuxième borne (202) du dispositif (2') étant connectée à la première borne (402) du contacteur (4).
  13. Contacteur (4) selon la revendication 12 comprenant en outre un circuit (3) configuré pour fournir un signal de commande à la troisième borne (206) du dispositif (2'), le circuit (3) étant connecté à la première borne (402) du contacteur et étant configuré pour être alimenté électriquement par un potentiel d'alimentation (Vcc), de préférence positif, référencé à la première borne (402) du contacteur.
  14. Contacteur selon la revendication 13, dans lequel le circuit (3) est en outre configuré pour fournir un autre signal de commande à la gâchette du deuxième thyristor (Th4), de préférence, une borne (301) du circuit (3) configurée pour fournir ledit autre signal de commande étant connectée à la gâchette du deuxième thyristor (Th4) ou étant reliée à la gâchette du deuxième thyristor (Th4) par une diode.
  15. Circuit intégré comprenant un contacteur (4) selon l'une quelconque des revendications 12 à 14.
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